无末叶窗口转子的预扭动叶片装配工艺研究

李新杰，许雄国

(上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海 200240)

上海汽轮机厂制造的超超临界汽轮机机组通流部分的动叶片设计广泛采用了预扭T型叶根整体围带的结构形式。这种形式的动叶片需设计单独的末叶片，叶片穿过末叶窗口直接插入到转子上，然后钻攻骑缝螺钉孔，用骑缝螺钉对末叶片进行固定[1-3]。这不但增大了设计工作量，还增加了转子轮槽的制造成本。而且，对于运行后的返修转子，通常需要对旧叶片进行破坏性拆除，安装新叶片后，直接在原有骑缝螺钉孔上进行扩孔，而骑缝销孔的扩大会影响转子的寿命，且不能进行多次扩孔。因此，目前上海汽轮机厂开发了一种新型无末叶窗口转子的预扭动叶片装配方法，已获得了发明专利授权[4]。

无末叶窗口转子的预扭动叶片与常规动叶片相比，具有完全不同的装配方法。本文从工艺方法、工装、检验测量等方面对其装配工艺进行了分析研究，为今后同类型转子的装配投产奠定了基础。

1 叶片结构及装配特点

无末叶窗口转子的预扭动叶片装配示意图如图1所示。

图1 无末叶窗口转子的预扭动叶片装配

与常规预扭T型叶根动叶片相比，该新型叶片具有以下特点：

1)整级动叶片均为标准叶片，无末叶片，无加厚叶片，转子轮槽上无末叶窗口。

2)在相邻2个叶片的叶根之间安装间隔片，间隔片的形状与叶根型线一致。间隔片分为整体、两半式、三片式三种形式，通过使用不同厚度的间隔片来保证整圈动叶片的装配封口。

3)在叶根与转子轮槽之间采用带状垫片撑紧，叶根与底部垫片之间的间隙最大为0.05 mm。

2 装配工艺方案

由于转子上没有设置末叶窗口，因此采用一铜质楔形块作为起始定位。同时，采用工艺垫片替代间隔片的形式进行试装，来计算封口所需不同厚度间隔片的数量。

对于单级整圈动叶片，拟定的装配道序如图2所示。

图2 无末叶窗口转子的预扭动叶片装配

3 工艺要点分析

3.1 试装检查

正式装配前对所有叶片、工艺垫片及间隔片进行试装检查，具体要求如下：

1)所有叶片应与轮槽试装，自由无卡涩，否则应对轮槽或叶片中间体进行修磨，以消除各种加工误差的影响；

2)检查工艺垫片和间隔片是否能插入轮槽，自由无卡涩；

3)试装叶片，测出所需底部垫片的厚度，一般垫片最多3层，最厚的垫片应放在最上面，垫片之间不允许有搭接。

3.2 叶片装配

3.2.1 叶片定位

转子轮槽上没有末叶窗口，因此安装时不能像常规T型叶根动叶那样靠末叶片来定位。本文的研究设计了一个铜质楔形块，如图3所示。

图3 铜质楔形块

3.2.2 叶片安装

由于没有加厚叶片和末叶片，因此整圈叶片的封口靠配备不同厚度的间隔片来完成。间隔片的厚度有三种不同的规格尺寸，第一次试装时，全部采用工艺垫片替代，工艺垫片的厚度略小于最小间隔片的厚度。

将首支叶片旋转一定角度后装入轮槽，并将叶片推向铜质楔形定位块，然后依次装入工艺垫片和叶片，直至所有叶片装配完毕。测量首叶片和最后一支叶片叶根处的开档L1，示意图如图4所示。然后，通过计算获得理论上每个间隔片的厚度。

图4 测量首末叶片叶根处开档

根据上述计算结果，确认所需的三种规格的产品间隔片的数量，按试装时的反方向依次安装产品间隔片，用以替换工艺垫片。首先安装中等厚度的间隔片，替换约一半的工艺垫片后，重复测量剩余首末叶片叶根处的开档L2，通过再次计算，获得封口所需剩余间隔片的平均厚度。

根据上述结果重新计算需要安装不同规格间隔片的数量。当叶片开档间隙小到不能装入整体间隔片时，则装入两半式间隔片，如图5所示。

图5 两半式间隔片

3.2.3 叶片封口

用最后的锁紧间隔片来保证叶片的封口锁紧。三片式锁紧间隔片及冲铆示意图如图6所示。装入三片式的锁紧间隔片，然后对中间销子进行冲铆锁紧。由于叶片之间空间很小，必须设计专用的冲铆工装。

图6 三片式锁紧间隔片及冲铆

3.3 测量检验

为了检验装配质量是否合格，分别对叶片围带扭转量、围带间隙及叶片中间体处间隙进行测量，如图7所示。测量结果满足图纸设计要求。

图7 测量检查

4 结 论

无末叶窗口转子的预扭动叶片装配工艺的重点在于通过使用间隔片的方式使得叶片封口，其难点是计算确定不同厚度产品间隔片的数量，以及封口处间隔片的冲铆。本文通过对无末叶窗口转子的预扭动叶片的结构进行研究，提出了装配方案，并从工艺要点、工装、测量检验等方面进行了详细阐述。通过试装和理论计算完成了整圈动叶片的装配，装配结果满足图纸设计要求。本文的研究实践为后续正式的转子动叶片的装配积累了宝贵经验。